CN115133567A - 光伏系统和光伏系统的漏电流控制方法 - Google Patents

光伏系统和光伏系统的漏电流控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115133567A
CN115133567A CN202110329154.5A CN202110329154A CN115133567A CN 115133567 A CN115133567 A CN 115133567A CN 202110329154 A CN202110329154 A CN 202110329154A CN 115133567 A CN115133567 A CN 115133567A
Authority
CN
China
Prior art keywords
photovoltaic
photovoltaic inverter
pulse width
inverter
width modulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110329154.5A
Other languages
English (en)
Inventor
孟晓倩
郭海滨
高拥兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huawei Digital Power Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
Priority to CN202110329154.5A priority Critical patent/CN115133567A/zh
Priority to US17/704,120 priority patent/US11837868B2/en
Priority to EP22164683.9A priority patent/EP4064502B1/en
Publication of CN115133567A publication Critical patent/CN115133567A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本申请提供了一种光伏系统和光伏系统的漏电流控制方法，该光伏系统包括至少一个光伏组件组、至少一个光伏逆变器、接地金属框架和采样控制单元，其中，光伏组件组安装于接地金属框架上，光伏组件组的输出端连接光伏逆变器的输入端，光伏逆变器的输出端连接电网；采样控制单元分别与光伏组件组和光伏逆变器耦合，用于检测光伏逆变器的共模电压在寄生电容上形成的漏电流的电流值，这里寄生电容存在于光伏组件组和接地金属框架之间；采样控制单元用于基于电流值调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，可减小光伏系统的漏电流，操作简单，适用性高。

Description

光伏系统和光伏系统的漏电流控制方法
技术领域
本申请涉及电子电力技术领域，尤其涉及一种光伏系统和光伏系统的漏电流控制方法。
背景技术
光伏系统是一种利用光伏太阳能板的光伏效应将太阳光辐射能转换为电能以供市电电网使用的新型发电系统。光伏逆变器是光伏系统的主要部件之一，光伏逆变器可以将光伏太阳能板等光伏组件产生的可变直流电压转换为市电频率的交流电，并向市电电网输出该交流电以供市电电网使用，其能量转换效率与电能质量直接影响光伏系统的发电效率。在光伏系统中，由光伏组件组成的光伏阵列与光伏逆变器输出的负载(比如电网)之间存在电气连接，光伏阵列与接地金属框架之间存在寄生电容，当光伏逆变器工作时，寄生电容-光伏系统-电网之间形成共模环路，共模电压将在寄生电容上形成共模电流，即漏电流。其中，共模电压为光伏逆变器输出中点相对于电位固定的接地金属框架的电压。寄生电容大小与光伏组件的面积、材质及所处的环境相关，当寄生电容增大时，漏电流随之增大。当漏电流超过阈值时，漏电流产生的电磁场辐射出去会造成电磁传导干扰，影响光伏系统的发电效率。
本申请的发明人在研究和实践过程中发现，在现有技术中，当光伏系统中寄生电容较小时，通过降低光伏逆变器的直流母线电压来减小光伏逆变器中功率开关管的损耗，提高逆变器的运行效率。然而，当光伏系统中寄生电容因为雨天等原因增大，漏电流随着增大而影响到光伏逆变器正常运行时，现有技术通过提高光伏逆变器的直流母线电压来减小光伏系统的对地共模电压，从而降低漏电流的有效值，保证光伏逆变系统的正常运行，直流母线电压波动较大，母线利用率降低。同时直流母线电压的调节过程中，光伏逆变器的器件损耗较大，从而造成光伏系统的发电量损失，适用性低。
发明内容
本申请提供了一种光伏系统和光伏系统的漏电流控制方法，可减小光伏系统的漏电流，同时可保持光伏系统中光伏逆变器的母线利用率不降低，操作简单，适用性高。
第一方面，本申请提供了一种光伏系统，该光伏系统中包括至少一个光伏组件组、至少一个光伏逆变器、接地金属框架和采样控制单元，光伏组件组安装于接地金属框架上，换句话说，接地金属框架为用于安装光伏组件的金属框架，该金属框架接地。其中，光伏组件组的输出端连接光伏逆变器的输入端，光伏逆变器的输出端连接电网。上述采样控制单元分别与光伏组件组和光伏逆变器耦合，采样控制单元用于检测光伏逆变器的共模电压在寄生电容上形成的漏电流的电流值，这里，寄生电容存在于光伏组件组和接地金属框架之间，光伏逆变器的共模电压为光伏逆变器的输出中点相对于电位固定的接地金属框架的电压。可以理解，这里，光伏逆变器为电网提供电能的工作过程中，寄生电容(包括接地金属框架-寄生电容)-光伏系统(包括光伏组件组-光伏逆变器)-电网之间形成了共模环路，光伏逆变器的输出中点相对于电位固定的接地金属框架的共模电压在该共模环路的寄生电容上形成漏电流，采样控制单元可用于检测该漏电流的电流值。采样控制单元用于基于检测到的漏电流的电流值调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，以减小上述漏电流。这里，漏电流可为光伏逆变器的共模电压(也可称为光伏系统的对地共模电压)和寄生电容的对地寄生阻抗(也可称为光伏系统的对地寄生阻抗)的比值。在本申请中，采样控制单元基于漏电流的电流值调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量的过程中，控制漏电流的同时可以保持光伏逆变器的调制比不变，从而可以保持光伏逆变器的母线利用率不降低，可以最大限度减小光伏逆变器的发电损失，保障光伏系统的脉冲宽度调制的效果，操作简单，适用性高。
结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，上述采样控制单元用于在检测到漏电流的电流值大于电流阈值时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，以减少脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量。在本申请中，通过调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数可以改变光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，操作简单，适用性高。通过减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，可有效减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中的共模注入量，在抑制漏电流的同时，光伏系统仍可继续工作在当前的脉冲宽度调制策略的工作模式下，即共模注入量的调整不影响光伏逆变器的调制比，可减小光伏系统的发电量损失。这里，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号可为不连续脉宽调制(discontinuous pulse width modulation，DPWM)信号，也可为空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，SVPWM)信号，或者正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation，SPWM)信号等，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
结合第一方面第一种可能的实施方式中，在第二种可能的实施方式中，上述采样控制单元用于在光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，直至共模注入系数为0。在本申请中，对于光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1的场景，比如光伏逆变器的脉冲宽度调制为SPWM，采样控制单元可在检测到漏电流大于电流阈值时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数至0。此时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量(也称共模注入量)最小，光伏系统为漏电流最小工况，操作简单，且不影响光伏逆变器的调制比，可保持光伏逆变器的母线利用率(母线利用率为光伏逆变器的输出电压和母线电压的比值)不降低，可保证光伏系统的发电效率，保证光伏系统的工作稳定性，适用性高。
结合第一方面第一种可能的实施方式中，在第三种可能的实施方式中，上述采样控制单元用于在光伏逆变器的调制比大于1时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数以减少脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，直至共模注入系数为0、和/或检测到漏电流的电流值小于或者等于电流阈值。在本申请中，对于光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比大于1的场景，比如光伏逆变器的脉冲宽度调制为DPWM，采样控制单元同样可以在检测到漏电流大于电流阈值时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数至0。此时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中仍然有一定的共模注入量来保证光伏系统的DPWM调制效果，减小光伏系统的漏电流的同时不影响光伏逆变器的调制比，可保持光伏逆变器的母线利用率不降低，可保证光伏系统的发电效率，保证光伏系统的工作稳定性，适用性高。
结合第一方面第三种可能的实施方式中，在第四种可能的实施方式中，在光伏逆变器的调制比大于1时，上述采样控制单元还用于在调节共模注入系数减小至0且检测到漏电流的电流值大于电流阈值，调节光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1。在本申请中，当调制光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中可以不注入共模电压，此时，可控制光伏系统为漏电流最小工况，操作简单，适用性高。
结合第一方面第四种可能的实施方式中，在第五种可能的实施方式中，上述采样控制单元还用于调节光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比从大于1到小于或者等于1时，可直接切换光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制策略，比如将光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制策略从DPWM切换为SPWM，以使光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1，操作简单。
结合第一方面至第一方面第五种可能的实施方式中任一种，在第六种可能的实施方式中，上述光伏系统中包括至少两个光伏组件组和至少两个光伏逆变器，即光伏系统中包括多个光伏组件组合和多个光伏逆变器，一个光伏组件组与接地金属框架之间存在一个寄生电容，一个光伏组件组的输出端连接一个光伏逆变器的输入端，上述多个光伏逆变器的输出端并联连接电网。上述多个光伏组件组中各个光伏组件组与上述多个光伏逆变器对地形成共模环路。比如，假设光伏系统中包括光伏组件组1和光伏组件组2，光伏逆变器1和光伏逆变器2，其中，光伏组件组1的输出端连接光伏逆变器1的输入端，光伏组件组2的输出端连接光伏逆变器2的输入端，光伏逆变器1和光伏逆变器2的输出端并联至电网，光伏组件组1和接地金属框架之间存在寄生电容1，光伏组件组2和接地金属框架之间存在寄生电容2，则在光伏系统工作过程中，寄生电容1(包括接地金属框架-寄生电容1)-光伏组件组1-光伏逆变器1-光伏逆变器2-光伏组件组2-寄生电容2(包括接地金属框架-寄生电容2)之间形成共模环路。上述采样控制单元用于检测上述多个光伏逆变器的共模电压(可以理解，上述多个光伏逆变器的输出端并联至电网，因此各个光伏逆变器的共模电压为同一个电压，为上述多个光伏逆变器并联的输出中点对地的电压)在上述共模环路的寄生电容(比如寄生电容1和寄生电容2)上形成的漏电流的电流值，并基于上述电流值调节上述多个光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，以减小上述漏电流。这里，上述多个光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制策略可为相同的调制策略，上述采样控制单元可同时调整上述多个光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中的共模电压的注入量可为同一个共模注入量，从而可减小光伏系统中的漏电流，操作简单，可适用于多个光伏逆变器并机的应用场景，适用性高。
结合第一方面至第一方面第六种可能的实施方式中任一种，在第七种可能的实施方式中，上述采样控制单元集成于光伏逆变器中。换句话说，在本申请中，上述采样控制单元可为光伏逆变器中的采样控制电路或者采样控制器件，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。基于采样控制单元来检测和/或控制光伏系统的漏电流，无需额外部署漏电流检测的电路，操作简单，实现成本低。
结合第一方面至第一方面第七种可能的实施方式中任一种，在第八种可能的实施方式中，上述光伏逆变器中包括直流DC/DC变换模块、储能模块和DC/交流AC变换模块；其中，DC/DC变换模块的输入端作为光伏逆变器的输入端，DC/DC变换模块的输出端通过储能模块连接DC/AC变换模块的输入端，DC/AC变换模块的输出端作为光伏逆变器的输出端。在本申请中，光伏组件组的光伏效应产生的电能可直接输入光伏逆变器，通过光伏逆变器的DC/DC变换模块实现升压/整流，并存储电能至储能模块，这里储能模块可为由光伏逆变器母线电容组成，母线电容的输出电压可通过DC/AC变换模块变换为电网所需的交流电压并向电网输出。这里，光伏逆变器可为隔离型光伏逆变器或者非隔离型光伏逆变器，对应的，上述光伏逆变器中的DC/DC变换模块和DC/AC变换模块的电路拓扑可为隔离型电路拓扑或者非隔离型电路拓扑，具体可根据实际应用场景需求确定，在此不做限制。
结合第一方面至第一方面第七种可能的实施方式中任一种，在第九种可能的实施方式中，光伏逆变器可为DC/AC变换模块，光伏系统中还包括储能模块；光伏系统中的光伏组件组的输出端可通过储能模块连接DC/AC变换模块的输入端，DC/AC变换模块的输出端作为所述光伏逆变器的输出端。可选的，该储能模块可为储能电池或者光伏系统的直流母线，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
结合第一方面至第一方面第九种可能的实施方式中任一种，在第十种可能的实施方式中，上述光伏系统中，一个光伏组件组中包括多个光伏组串，多个光伏组串并联，一个光伏组串可由一个或者多个光伏组件串联得到。这里，上述多个光伏组串的并联连接端作为光伏组件组的输出端。可选的，上述光伏组件组的输出端也可通过汇流箱连接光伏逆变器的输入端，或者通过汇流箱和储能单元连接光伏逆变器的输入端，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
第二方面，本申请提供了一种光伏系统的漏电流控制方法，该方法适用于上述第一方面至第一方面第九种可能的实施方式中任一种可能的实施方式提供的光伏系统中的采样控制单元，上述光伏组件组和接地金属框架之间存在寄生电容，该方法包括：采样控制单元检测光伏逆变器的共模电压在寄生电容上形成的漏电流的电流值，并基于上述检测到的电流值调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，以减小漏电流。在本申请中，采样控制单元基于漏电流的电流值调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量的过程中，控制漏电流的同时可以保持光伏逆变器的调制比不变，从而可以保持光伏逆变器的母线利用率不降低，可以最大限度减小光伏逆变器的发电损失，保障光伏系统的脉冲宽度调制的效果，操作简单，适用性高。
结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，采样控制单元基于上述检测到的电流值调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量的过程中，若上述电流值大于电流阈值，则可减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，以减少脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量。在本申请中，通过调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数可以改变光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，操作简单，适用性高。
结合第二方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，采样控制单元减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数的过程中，若光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1，则可减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，直至上述共模注入系数为0。在本申请中，对于光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1的场景，比如光伏逆变器的脉冲宽度调制为SPWM，采样控制单元可在检测到漏电流大于电流阈值时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数至0。此时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量最小，光伏系统为漏电流最小工况，操作简单，且不影响光伏逆变器的调制比，可保持光伏逆变器的母线利用率不降低，可保证光伏系统的发电效率，保证光伏系统的工作稳定性，适用性高。
结合第二方面第一种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，采样控制单元减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数的过程中，若光伏逆变器的调制比大于1，则可减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，直至共模注入系数为0、和/或检测到漏电流的电流值小于或者等于上述电流阈值。在本申请中，对于光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比大于1的场景，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数至0时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中仍然有一定的共模注入量来保证光伏系统的DPWM调制效果，减小光伏系统的漏电流的同时不影响光伏逆变器的调制比，可保持光伏逆变器的母线利用率不降低，可保证光伏系统的发电效率，保证光伏系统的工作稳定性，适用性高。
结合第二方面第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，该方法还包括：若共模注入系数减小至0且检测到漏电流的电流值大于电流阈值，采样控制单元则调整所述光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1。在本申请中，当调制光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中可以不注入共模电压，此时，可控制光伏系统为漏电流最小工况，操作简单，适用性高。
结合第二方面第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，上述调节所述光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1包括：切换光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制策略，以使光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1，操作简单。
附图说明
图1是本申请提供的光伏系统的一应用场景示意图；
图2是本申请提供的光伏系统的另一应用场景示意图；
图3是本申请提供的光伏系统的一结构示意图；
图4是本申请提供的光伏系统的另一结构示意图；
图5是本申请提供的光伏系统的另一结构示意图；
图6是本申请提供的不连续脉宽调制信号中共模电压注入的示意图；
图7是本申请提供的脉冲宽度调制信号与脉冲宽度调制信号中输入的共模电压的一波形示意图；
图8是本申请提供的脉冲宽度调制信号与脉冲宽度调制信号中输入的共模电压的另一波形示意图；
图9是本申请提供的光伏系统的漏电流控制方法的流程示意图。
具体实施方式
随着行业生产技术的进步以及规模效应凸显，光伏发电经济性性不断提高，行业已经切实进入了平价上网时代，光伏新增装机数量保持高速增长趋势。本申请提供的光伏系统可为基于太阳能光伏发电的供电系统。太阳能光伏发电，具有无动部件、无噪声、无污染、可靠性高等特点，在偏远地区的通信供电系统中有极好的应用前景。本申请提供的光伏系统可适用于基站设备供电，或者蓄电池供电，或者家用设备(如冰箱、空调等等)供电等多种类型的用电设备的供电，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。光伏逆变器是光伏系统主要部件之一，市场规模庞大，市场前景看好。光伏逆变器可用于将光伏太阳能板(即光伏组件)等直流电源产生的可变直流电压转换为市电频率的交流电，并向市电电网(即交流电网)输出该交流电以供市电电网使用，具体可供市电电网中的基站设备、蓄电池、或者家用设备使用。本申请提供的光伏系统可适配不同的应用场景，比如，太阳能供电场景和太阳能混合供电场景等，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。本申请以太阳能供电场景为例进行说明。
参见图1，图1是本申请提供的光伏系统的一应用场景示意图。在本申请提供的光伏系统中，光伏阵列的输出端可以连接光伏逆变器的输入端，光伏逆变器的输出端连接到交流电网，逆变器可将光伏阵列输入的直流电变换为交流电送入交流电网。在图1所示的光伏系统中，光伏阵列可以为光伏组件组，一个光伏组件组可以由一个或者多个光伏组串并联组成，一个光伏组串可以由一个或者多个光伏组件串联得到。这里的光伏组件可为太阳能电池板、光伏板、或者储能电池。换句话说，在图1所示的光伏系统中，一个光伏组串可以是由一个或者多个太阳能电池板、光伏板、或者储能电池串联得到的一个光伏串列，多个光伏串列的输出电流可以为光伏逆变器提供直流输入电压，通过光伏逆变器进行电压功率转换之后为交流电网中的蓄电池、通信基站或者家用设备等用电设备使用。可选的，如图2所示，图2是本申请提供的光伏系统的另一应用场景示意图，多个光伏串列的输出电流可以通过汇流箱(即多个光伏串列并联至汇流箱)汇流之后为光伏逆变器提供直流输入电压，通过光伏逆变器进行电压功率转换之后为交流电网中的蓄电池、通信基站或者家用设备等用电设备使用。可选的，上述多个光伏串列的输出电流可以通过汇流箱(即多个光伏串列并联至汇流箱)汇流之后储能至储能电池，并通过储能电池向光伏逆变器提供直流输入电压，通过光伏逆变器进行电压功率转换之后为蓄电池、通信基站或者家用设备等交流电网中的用电设备使用。在图1和/或图2所示的应用场景中，光伏组件可安装在接地金属框架上，换句话说，接地金属框架为用于安装光伏组件的金属框架，该金属框架接地。特别是在偏远地区、在地势崎岖的山地或者在水面等地理环境较差，但是太阳光充足的地势上，可以利用金属框架来固定、安装光伏组件，以更好地利用光伏组件的光伏效应将太阳光辐射能转换为电能。然而，在图1和/或图2所示的光伏系统中，光伏阵列-光伏逆变器-交流电网之间存在电气连接，光伏阵列与接地金属框架之间存在寄生电容，当光伏逆变器工作时，寄生电容-光伏阵列-光伏逆变器-电网之间形成共模环路，光伏逆变器输出中点相对于电位固定的接地金属框架的电压(即共模电压)在寄生电容上形成共模电流(即漏电流，或称光伏系统的漏电流)。寄生电容大小与光伏组件的面积、材质及所处的地理环境相关，当寄生电容增大时，漏电流随之增大，漏电流产生的电磁场辐射出去而造成电磁传导干扰，影响光伏系统的发电效率。
本申请提供的光伏系统基于光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量(或称共模注入量)的调节来控制光伏系统的漏电流以减小光伏系统的漏电流，控制漏电流的同时可以保持光伏逆变器的调制比不变，从而可以保持光伏逆变器的母线利用率不降低，可以最大限度减小光伏逆变器的发电损失，保障光伏系统的脉冲宽度调制的效果，操作简单，适用性高。为方便描述，下面将以图1所示的应用场景中的光伏系统为例进行示例说。
参见图3，图3是本申请提供的光伏系统的一结构示意图。在图3所示的光伏系统中包括光伏组件组、光伏逆变器、接地金属框架(图3中未示出)和采样控制单元，其中，光伏组件组可安装在接地金属框架上，光伏组件组的输出端连接光伏逆变器的输入端，光伏逆变器的输出端连接电网(即交流电网)。请一并参见图4，图4是本申请提供的光伏系统的另一结构示意图。可选的，如图4所示，上述光伏逆变器中包括直流(direct current，DC)/DC变换模块、储能模块和DC/交流(direct current，AC)变换模块。其中，DC/DC变换模块的输入端作为光伏逆变器的输入端，DC/DC变换模块的输出端通过储能模块连接DC/AC变换模块的输入端，DC/AC变换模块的输出端作为光伏逆变器的输出端。在本申请中，光伏组件组的光伏效应产生的电能可直接输入光伏逆变器，通过光伏逆变器的DC/DC变换模块实现升压/整流，并存储电能至储能模块，这里储能模块可为由光伏逆变器母线电容组成，母线电容的输出电压可通过DC/AC变换模块变换为电网所需的交流电压并向电网输出。这里，光伏逆变器可为隔离型光伏逆变器或者非隔离型光伏逆变器，对应的，上述光伏逆变器中的DC/DC变换模块和DC/AC变换模块的电路拓扑可为隔离型电路拓扑或者非隔离型电路拓扑，具体可根据实际应用场景需求确定，在此不做限制。可选的，上述光伏逆变器也可为DC/AC变换器，此时光伏组件组的输出端可通过储能模块连接光伏逆变器的输入端，该储能模块可为储能电池或者光伏系统的直流母线，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
在一些可行的实施方式中，在图3和/或图4(为方便描述，下面将以图3为例进行说明，以下不再赘述)所示的光伏系统中，光伏组件组可以是光伏阵列，一个光伏组件组可以由一个或者多个光伏组串并联组成，一个光伏组串可以由一个或者多个光伏组件串联得到。光伏组件组安装于接地金属框架上，换句话说，接地金属框架为用于安装光伏组件的金属框架，该金属框架接地。在图3所示的光伏系统中，寄生电容存在于光伏组件组和接地金属框架之间，当光伏逆变器工作时(比如光伏逆变器接入交流电网并为交流电网提供电能的工作过程)，寄生电容-光伏组件组-光伏逆变器-电网之间形成了共模环路，光伏逆变器的输出中点相对于电位固定的接地金属框架的共模电压在该共模环路的寄生电容上形成漏电流，该漏电流也可称为光伏系统的漏电流。换句话说，如图3所示，光伏逆变器的共模电压在共模环路中形成漏电流，该漏电流可流经寄生电容、光伏组件组、光伏逆变器以及交流电网等。在图3所示的光伏系统中，采样控制单元可分别与光伏组件组和光伏逆变器耦合，采样控制单元可用于检测漏电流的电流值，并基于检测到的漏电流的电流值调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，以减小该漏电流。
在一些可行的实施方式中，上述光伏系统中也可包括多个光伏组件组和多个光伏逆变器，其中一个光伏组件组与接地金属框架之间存在一个寄生电容，一个光伏组件组的输出端连接一个光伏逆变器的输入端，上述多个光伏逆变器的输出端并联连接电网。可选的，上述多个光伏组件组可以安装在同一个接地金属框架上，也可为一个光伏组件组安装在一个接地金属框架(此时，光伏系统中可包括多个接地金属框架)上，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。参见图5，图5是本申请提供的光伏系统的另一结构示意图。图5所示，假设光伏系统中包括n个光伏组件组和n个光伏逆变器，其中，上述n个光伏组件组可包括光伏组件组1、光伏组件组2、……和光伏组件组n，上述n个光伏逆变器可包括光伏逆变器1、光伏逆变器2、……和光伏逆变器n，n为大于1的整数。对应的，图5所示的光伏系统中可包括寄生电容1、寄生电容2、……和寄生电容n，上述n个光伏组件组中各个光伏组件组与上述n个光伏逆变器对地形成共模环路。比如，假设光伏系统中包括光伏组件组1和光伏组件组2，光伏逆变器1和光伏逆变器2，其中，光伏组件组1的输出端连接光伏逆变器1的输入端，光伏组件组2的输出端连接光伏逆变器2的输入端，光伏逆变器1和光伏逆变器2的输出端并联至电网，光伏组件组1和接地金属框架之间存在寄生电容1，光伏组件组2和接地金属框架之间存在寄生电容2，则在光伏系统工作过程中，寄生电容1(包括接地金属框架-寄生电容1)-光伏组件组1-光伏逆变器1-光伏逆变器2-光伏组件组2-寄生电容2(包括接地金属框架-寄生电容2)之间形成共模环路。光伏逆变器的输出中点相对于电位固定的接地金属框架的共模电压在该共模环路的寄生电容上形成漏电流。可以理解，在图5所示的光伏系统中，各光伏逆变器的输出端并联至交流电网，此时，各光伏逆变器的输出中点为同一个电位点，因此，此时各个光伏逆变器的共模电压为同一个电压，该共模电压为上述多个光伏逆变器并联的输出中点对地的电压。上述共模电压可在上述共模环路的寄生电容(比如寄生电容1和寄生电容2)上形成的漏电流。
在一些可行的实施方式中，在图5所示的光伏系统中可包括一个采样控制单元(图5中未示出)，该采样控制单元可为光伏系统的中央控制单元，可以为光伏系统中独立于光伏逆变器之外的功能单元，该采样控制单元可以分别与各光伏组件组、各光伏逆变器耦合，可用于采集图5所示的共模环路中的漏电流的电流值，并基于上述电流值调节各光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，以减小上述漏电流。这里，上述多个光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制策略可为相同的调制策略，上述采样控制单元可同时调整上述多个光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中的共模电压的注入量为同一个共模注入量，从而可减小光伏系统中的漏电流，操作简单，可适用于多个光伏逆变器并机的应用场景，适用性高。可选的，在图5所示的光伏系统中，采样控制单元也可为多个，其中一个采样控制单元连接一个光伏组件组和一个光伏逆变器。可选的，任一光伏逆变器所连接的采样控制单元可为光伏系统中独立于光伏逆变器之外的功能单元；该采样控制单元可也为光伏逆变器中的一个功能单元，换句话说，该采样控制单元可集成在光伏逆变器中，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。任一光伏逆变器所连接的采样控制单元可用于检测上述共模环路中的漏电流，并基于该电流值调节该光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，以减小上述漏电流。可以理解，此时，各采样控制单元检测到的漏电流为同一个共模环路中的漏电流，因此各采样控制单元可采用相同的漏电流控制策略来调节各光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，以使各光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量相同，从而使得各光伏逆变器的输出中点相对于电位固定的接地金属框架的共模电压相同，从而可控制共模环路中的漏电流减小，操作简单，可适用于多个光伏逆变器并机的应用场景，适用性高。
在一些可行的实施方式中，在上述光伏系统(上述图1至图5所示的光伏系统，以下简称上述光伏系统)中，光伏逆变器的脉冲宽度调制策略可为DPWM、SVPWM或者SPWM等，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。对应的，上述光伏逆变器的脉冲宽度调制信号可为DPWM信号，也可为SVPWM信号，或者SPWM信号等，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。为方便描述，下面将以DPWM信号为例进行说明。采样控制单元可根据实时检测到的漏电流的电流值调节光伏逆变器的DPWM中共模电压的注入量，以此来调节光伏逆变器的共模电压。这里，共模电压一种零序性质的电压，因此也可将共模电压称为零序电压。无论是整流电路还是逆变电路，都存在着共模电压，具体到电路结构来看，当光伏逆变器并入电网时，电网中性点引出并接到参考地时,共模电压就是逆变器输出点与参考地之间的电压值；而当电网中性点引出点不接地时，共模电压的电压值则是逆变器输出点到中性点电压的基础上，再加上中性点与参考地之间的电压值。为方便描述，下面将以共模电压为逆变器输出中点相对于电位固定的接地金属框架的电压进行示例说明，以下简称光伏逆变器的共模电压。
在一些可行的实施方式中，在光伏系统的DPWM中，在光伏逆变器中脉冲宽度调制信号中注入共模电压可提高光伏逆变器的母线电压的利用率。光伏逆变器的母线电容的利用率可为光伏逆变器的输出电压和母线电压的比值，在光伏逆变器中脉冲宽度调制信号中注入共模电压可提高光伏逆变器的输出电压，可在保持光伏逆变器的母线电压不变的情况下提高光伏逆变器的母线电压的利用率。参见图6，图6是本申请提供的不连续脉宽调制信号中共模电压注入的示意图。如图6所示，假设光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中原始调制信号(即原始调制波，也为原始调制电压)为三相正弦调制信号(即三相正弦调制波，也为三相正弦调制电压)Ux(x＝a,b,c)，共模电压注入为零序电压Uz注入，原始调制电压和注入的零序电压叠加之后可得到叠加零序注入电压后的三相调制电压(即三相调制信号，也为三相调制波)Ux *(x＝a,b,c)，三相调制波与三角载波比较后可得到脉宽调制信号Sx(x＝a,b,c)。此时Sx(x＝a,b,c)可以用于表示输入到三相的开关状态，基于该脉冲宽度调制信号控制光伏逆变器中三相的开关动作之后可在光伏逆变器的输出中点得到共模电压，该共模电压可在光伏系统的共模环路中形成漏电流。在图6所示的共模电压注入中，零序电压Uz可基于原始调制电压计算得到，三角载波的峰值可为光伏逆变器的直流侧电压值的一半。如图6所示可得，在DPWM中，零序电压注入的调制波表达式可满足：
Ux *＝Ux+Uz
其中Ux *(x＝a,b,c)为零序电压注入后的三相调制波，Ux(x＝a,b,c)为三相正弦调制波，Uz为注入的零序电压(即共模电压)。由此可见，在光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中，改变共模电压的注入量(比如零序电压的注入量)可改变光伏逆变器的共模电压，进而可改变光伏系统的漏电流。在本申请中，上述所有电压值均以标幺值的形式出现，电压基准值取光伏逆变器的直流侧电压的二分之一。
在一些可行的实施方式中，光伏系统的漏电流可为光伏逆变器的共模电压(也可称为光伏系统的对地共模电压)和光伏系统的寄生电容的对地寄生阻抗(也可称为光伏系统的对地寄生阻抗)的比值，可由如下简化公式表示：
Figure BDA0002995760160000091
其中，I为漏电流，U为光伏系统的对地共模电压，Z为光伏系统的对地寄生阻抗。由此可见，当光伏系统的对地寄生阻抗不变时，减小光伏系统的共模注入量(即零序电压的注入量，也即共模电压的注入量)，即可减小光伏系统的对地共模电压，从而可减小光伏系统的漏电流。
在一些可行的实施方式中，采样控制单元可基于检测到的漏电流的电流值调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号(即DPWM信号)中共模电压的注入量，以减小光伏系统的漏电流。这里，采样控制单元基于漏电流的电流值调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量的过程中，控制漏电流的同时可以保持光伏逆变器的调制比不变，从而可以保持光伏逆变器的母线利用率不降低，可以最大限度减小光伏逆变器的发电损失，保障光伏系统的脉冲宽度调制的效果，操作简单，适用性高。
可选的，在一些可行的实施方式中，采样控制单元在检测到漏电流的电流值大于电流阈值时，可通过减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数来减少脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量。这里，采样控制单元通过调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数可以改变光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，操作简单，适用性高。参见图7，图7是本申请提供的脉冲宽度调制信号与脉冲宽度调制信号中输入的共模电压的一波形示意图。在图7所示的波形示意图中，光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比M可为1.05(其中1.05可为实验值，M也可为大于1的其他实验值，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制)，此时，线条1表示调制比M可为1.05时，调整脉冲宽度调制信号的共模注入系数k为1时的共模注入量(即共模电压的注入量)的波形。线条2表示调制比M可为1.05时，调节脉冲宽度调制信号的共模注入系数k为0时的共模注入量的波形。线条3表示调制比M可为1.05时，调节脉冲宽度调制信号的共模注入系数k为0时的DPWM调制波形(即脉冲宽度调制信号为DPWM信号时的调制波形)。线条4表示调制比M可为1.05时，调节脉冲宽度调制信号的共模注入系数k为1时的DPWM调制波形(即脉冲宽度调制信号为DPWM信号时的调制波形)。参见图8，图8是本申请提供的脉冲宽度调制信号与脉冲宽度调制信号中输入的共模电压的另一波形示意图。在图8所示的波形示意图中，光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比M可为0.9(其中0.9可为实验值，M也可为小于或者等于1的其他实验值，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制)，此时，线条1表示调制比M可为0.9时，调整脉冲宽度调制信号的共模注入系数k为1时的共模注入量(即共模电压的注入量)的波形。线条2表示调制比M可为0.9时，调节脉冲宽度调制信号的共模注入系数k为0.3时的共模注入量的波形。线条3表示调制比M可为0.9时，调节脉冲宽度调制信号的共模注入系数k为0.3时的DPWM调制波形(即脉冲宽度调制信号为DPWM信号时的调制波形)。线条4表示调制比M可为0.9时，调节脉冲宽度调制信号的共模注入系数k为1时的DPWM调制波形(即脉冲宽度调制信号为DPWM信号时的调制波形)。如图7或图8所示的波形图可知，在光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中调制比相同，共模注入系数不同时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的波形也不相同。其中，共模注入系数越小，脉冲宽度调制信号的波形越趋近于光滑的正弦曲线。换句话说，共模注入系数越小，共模电压注入后的三相调制波越接近于叠加共模电压之前的三相正弦调制波，也就是说，此时脉冲宽度调制信号中的共模电压越小。因此，采样控制单元可通过减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数来减少脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量。这里，通过减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，可有效减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中的共模注入量，在抑制漏电流的同时，光伏系统仍可继续工作在当前的脉冲宽度调制策略的工作模式下，即共模注入量的调整不影响光伏逆变器的调制比，可减小光伏系统的发电量损失。
在一些可行的实施方式中，如图7和图8所示的波形图可知，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中调制比不相同、共模注入系数不同时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模注入量也不相同，使得光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的波形也不相同。如图8所示，对于调制比M小于或者等于1的场景，随着共模注入系数k减小，光伏逆变器的共模注入量也会随着减少。可以理解，当共模注入系数降到0时，此时光伏逆变器的共模注入量最小，此时，光伏系统为漏电流最小工况。具体的，采样控制单元可在检测到光伏系统的漏电流的电流值大于电流阈值，且光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，直至共模注入系数为0。换句话说，在本申请中，对于光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1的场景，比如光伏逆变器的脉冲宽度调制为SPWM，采样控制单元可在检测到漏电流大于电流阈值时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数至0。此时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量(也称共模注入量)最小，光伏系统为漏电流最小工况，操作简单，且不影响光伏逆变器的调制比，可保持光伏逆变器的母线利用率(母线利用率为光伏逆变器的输出电压和母线电压的比值)不降低，可保证光伏系统的发电效率，保证光伏系统的工作稳定性，适用性高。
在一些可行的实施方式中，如图7所示，对于调制比M大于1的场景，当共模注入系数降到0后，光伏逆变器仍有一定的共模注入量来保障光伏逆变器的脉冲宽度调制效果。采样控制单元可在光伏逆变器的调制比大于1时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数以减少脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，直至共模注入系数为0、和/或检测到漏电流的电流值小于或者等于上述电流阈值。换句话说，对于光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比大于1的场景，比如光伏逆变器的脉冲宽度调制为DPWM，采样控制单元同样可以在检测到漏电流大于电流阈值时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数至0。此时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中仍然有一定的共模注入量来保证光伏系统的DPWM调制效果，减小光伏系统的漏电流的同时不影响光伏逆变器的调制比，可保持光伏逆变器的母线利用率不降低，可保证光伏系统的发电效率，保证光伏系统的工作稳定性，适用性高。此外，在光伏逆变器的调制比大于1时，采样控制单元在调节共模注入系数减小至0之后如果还检测到漏电流的电流值大于上述电流阈值，则可调节光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1(比如调节光伏逆变器的脉冲宽度调制策略为SPWM，此时光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中不注入共模电压)，此时光伏系统为漏电流最小工况。在本申请中，采样控制单元调制光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中可以不注入共模电压，此时，可控制光伏系统为漏电流最小工况，操作简单，适用性高。
可选的，在一些可行的实施方式中，采样控制单元调节光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比从大于1到小于或者等于1时，可直接切换光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制策略，比如将光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制策略从DPWM切换为SPWM，以使光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1，此时光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中不注入共模电压，光伏系统为漏电流最小工况，操作简单。
在本申请中，采样控制单元可根据实时检测的漏电流值，通过调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模注入量和/或光伏逆变器的调制比，通过逐渐减小共模注入系数可实现光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模注入量的平滑调节，从而达到自适应调节光伏逆变器的漏电流的目的。控制漏电流的同时可以保持光伏逆变器的调制比不变，从而可以保持光伏逆变器的母线利用率不降低，可以最大限度减小光伏逆变器的发电损失，保障光伏系统的脉冲宽度调制的效果，操作简单，适用性高。在光伏逆变器的调制比大于1时，采样控制单元在调节共模注入系数减小至0之后如果还检测到漏电流的电流值大于上述电流阈值，则可调节光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1，此时光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中可以不注入共模电压，可控制光伏系统为漏电流最小工况，操作简单，适用性高。
参见图9，图9是本申请提供的光伏系统的漏电流控制方法的流程示意图。本申请提供的适用于上述图1至图5所提供的光伏系统中的采样控制单元，在上述光伏系统中，光伏组件组和接地金属框架之间存在寄生电容，该方法包括如下步骤：
S901，采样控制单元检测光伏逆变器的共模电压在寄生电容上形成的漏电流的电流值。
在一些可行的实施方式中，采样控制单元可实时检测光伏系统的共模环路的电流值，以实时监测光伏系统中光伏逆变器的共模电压在寄生电容上形成的漏电流的电流值。可选的，采样控制单元可在光伏逆变器工作过程中(比如光伏逆变器接入交流电网并为交流电网提供电能的工作过程中)实时检测图3所示的光伏系统中，寄生电容-光伏组件组-光伏逆变器-电网之间形成的共模环路上的漏电流以检测光伏系统的漏电流。采样控制单元也可在光伏逆变器工作过程中，实时检测图5所示的光伏系统中n个光伏组件组中各个光伏组件组与n个光伏逆变器对地形成共模环路上的漏电流以检测光伏系统的漏电流。比如，采样控制单元可在光伏逆变器工作过程中，实时检测图5所示的光伏系统中寄生电容1(包括接地金属框架-寄生电容1)-光伏组件组1-光伏逆变器1-光伏逆变器2-光伏组件组2-寄生电容2(包括接地金属框架-寄生电容2)之间形成共模环路上的漏电流以检测光伏系统的漏电流。具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
S902，采样控制单元判断检测到的漏电流的电流值是否大于电流阈值，若判断结果为是，则执行步骤S903。
S903,采样控制单元基于减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，以减少脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量。
在一些可行的实施方式中，采样控制单元可实时判断检测到的漏电流的电流值是否大于电流阈值，若判断结果为是，可基于检测到的漏电流的电流值调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，以减小上述漏电流。可选的，采样控制单元基于上述检测到的电流值调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量的过程中，若上述电流值大于电流阈值，则可减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，以减少脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量。通过调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数可以改变光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，操作简单，适用性高。此外，采样控制单元基于漏电流的电流值调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量的过程中，控制漏电流的同时可以保持光伏逆变器的调制比不变，从而可以保持光伏逆变器的母线利用率不降低，可以最大限度减小光伏逆变器的发电损失，保障光伏系统的脉冲宽度调制的效果，操作简单，适用性高。
S904，采样控制单元判断光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数是否减小至0，若判断结果为是，则执行步骤S905，否则执行步骤S902。
在一些可行的实施方式中，如图7和图8所示的波形图可知，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中调制比不相同、共模注入系数不同时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模注入量也不相同，使得光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的波形也不相同。随着共模注入系数k减小，光伏逆变器的共模注入量也会随着减少。采样控制单元可基于检测到的漏电流的电流值逐渐减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，直至漏电流的电流值小于或者等于电流阈值，或光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数减小至0。
S905，采样控制单元判断光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比是否大于1,若判断结果为是，则执行步骤S906，否则执行步骤S907。
S906，调节光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1。
S907，保持光伏系统的为漏电流最小工况。
在一些可行的实施方式中，如图8所示，对于调制比M小于或者等于1的场景，可以理解，当共模注入系数降到0时，此时光伏逆变器的共模注入量最小，此时，光伏系统为漏电流最小工况。采样控制单元可在检测到光伏系统的漏电流的电流值大于电流阈值，且光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，直至共模注入系数为0。换句话说，在本申请中，对于光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1的场景，比如光伏逆变器的脉冲宽度调制为SPWM，采样控制单元可在检测到漏电流大于电流阈值时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数至0。此时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量(也称共模注入量)最小，光伏系统为漏电流最小工况，操作简单，且不影响光伏逆变器的调制比，可保持光伏逆变器的母线利用率(母线利用率为光伏逆变器的输出电压和母线电压的比值)不降低，可保证光伏系统的发电效率，保证光伏系统的工作稳定性，适用性高。
在一些可行的实施方式中，对于调制比M大于1的场景，当共模注入系数降到0后，光伏逆变器仍有一定的共模注入量来保障光伏逆变器的脉冲宽度调制效果。采样控制单元可在光伏逆变器的调制比大于1时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数以减少脉冲宽度调制信号中共模电压的注入量，直至共模注入系数为0、和/或检测到漏电流的电流值小于或者等于上述电流阈值。换句话说，对于光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比大于1的场景，比如光伏逆变器的脉冲宽度调制为DPWM，采样控制单元同样可以在检测到漏电流大于电流阈值时，减小光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数至0。此时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中仍然有一定的共模注入量来保证光伏系统的DPWM调制效果，减小光伏系统的漏电流的同时不影响光伏逆变器的调制比，可保持光伏逆变器的母线利用率不降低，可保证光伏系统的发电效率，保证光伏系统的工作稳定性，适用性高。此外，在光伏逆变器的调制比大于1时，采样控制单元在调节共模注入系数减小至0之后如果还检测到漏电流的电流值大于上述电流阈值，则可调节光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1，比如将光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制策略从DPWM切换为SPWM，以使光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1，此时光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中不注入共模电压，光伏系统为漏电流最小工况。此时光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中可以不注入共模电压，此时光伏系统为漏电流最小工况。在本申请中，采样控制单元调制光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1时，光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中可以不注入共模电压，此时，可控制光伏系统为漏电流最小工况，操作简单，适用性高。
在本申请中，采样控制单元可根据实时检测的漏电流值，通过调节光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模注入量和/或光伏逆变器的调制比，通过逐渐减小共模注入系数可实现光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中共模注入量的平滑调节，从而达到自适应调节光伏逆变器的漏电流的目的。采样控制单元可在控制漏电流的同时可以保持光伏逆变器的调制比不变，从而可以保持光伏逆变器的母线利用率不降低，可以最大限度减小光伏逆变器的发电损失，保障光伏系统的脉冲宽度调制的效果，操作简单，适用性高。其中，对于光伏逆变器的调制比大于1的应用场景，采样控制单元在调节共模注入系数减小至0之后如果还检测到漏电流的电流值大于上述电流阈值，则可调节光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1，此时光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中可以不注入共模电压，可控制光伏系统为漏电流最小工况，操作简单，适用性高。

Claims (17)

1.一种光伏系统，其特征在于，所述光伏系统中包括至少一个光伏组件组、至少一个光伏逆变器、接地金属框架和采样控制单元，所述光伏组件组安装于所述接地金属框架上，所述光伏组件组的输出端连接所述光伏逆变器的输入端，所述光伏逆变器的输出端连接电网；
所述采样控制单元分别与所述光伏组件组和所述光伏逆变器耦合，用于检测所述光伏逆变器的共模电压在寄生电容上形成的漏电流的电流值，所述寄生电容存在于所述光伏组件组和所述接地金属框架之间，并基于所述电流值调节所述光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中所述共模电压的注入量，以减小所述漏电流。
2.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述采样控制单元用于在检测到所述漏电流的电流值大于电流阈值时，减小所述光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，以减少所述脉冲宽度调制信号中所述共模电压的注入量。
3.根据权利要求2所述的光伏系统，其特征在于，所述采样控制单元用于在所述光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1时，减小所述光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，直至所述共模注入系数为0。
4.根据权利要求2所述的光伏系统，其特征在于，所述采样控制单元用于在所述光伏逆变器的调制比大于1时，减小所述光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数以减少所述脉冲宽度调制信号中所述共模电压的注入量，直至所述共模注入系数为0、和/或检测到所述漏电流的电流值小于或者等于所述电流阈值。
5.根据权利要求4所述的光伏系统，其特征在于，所述采样控制单元还用于在所述共模注入系数减小至0且检测到所述漏电流的电流值大于所述电流阈值，调节所述光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1。
6.根据权利要求5所述的光伏系统，其特征在于，所述采样控制单元还用于切换所述光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制策略，以调节所述光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1。
7.根据权利要求1-6任一项所述的光伏系统，其特征在于，所述光伏系统中包括至少两个光伏组件组和至少两个光伏逆变器，一个光伏组件组与所述接地金属框架之间存在一个寄生电容，一个光伏组件组的输出端连接一个光伏逆变器的输入端，所述至少两个光伏逆变器的输出端并联连接所述电网；
各个光伏组件组与所述至少两个光伏逆变器对地形成共模环路，所述采样控制单元用于检测所述至少两个光伏逆变器的共模电压在所述共模环路的寄生电容上形成的漏电流的电流值，并基于所述电流值调节所述至少两个光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中所述共模电压的注入量，以减小所述漏电流。
8.根据权利要求1-7任一项所述的光伏系统，其特征在于，所述采样控制单元集成于所述光伏逆变器中。
9.根据权利要求1-8任一项所述的光伏系统，其特征在于，所述光伏逆变器中包括直流DC/DC变换模块、储能模块和DC/交流AC变换模块；
所述DC/DC变换模块的输入端作为所述光伏逆变器的输入端，所述DC/DC变换模块的输出端通过所述储能模块连接所述DC/AC变换模块的输入端，所述DC/AC变换模块的输出端作为所述光伏逆变器的输出端。
10.根据权利要求1-8任一项所述的光伏系统，其特征在于，所述光伏逆变器为DC/交流AC变换模块，所述光伏系统中还包括储能模块；
所述光伏组件组的输出端通过所述储能模块连接所述DC/AC变换模块的输入端，所述DC/AC变换模块的输出端作为所述光伏逆变器的输出端。
11.根据权利要求1-10任一项所述的光伏系统，其特征在于，一个光伏组件组中包括多个光伏组串，所述多个光伏组串并联，所述光伏组串由至少一个光伏组件串联得到，所述多个光伏组串的并联连接端作为所述光伏组件组的输出端。
12.一种光伏系统的漏电流控制方法，其特征在于，所述方法适用于如权利要求1-11任一项所述的光伏系统中的采样控制单元，所述光伏组件组和所述接地金属框架之间存在寄生电容，所述方法包括：
所述采样控制单元检测所述光伏逆变器的共模电压在所述寄生电容上形成的漏电流的电流值；
所述采样控制单元基于所述电流值调节所述光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中所述共模电压的注入量，以减小所述漏电流。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基于所述电流值调节所述光伏逆变器的脉冲宽度调制信号中所述共模电压的注入量包括：
若所述电流值大于电流阈值，则减小所述光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，以减少所述脉冲宽度调制信号中所述共模电压的注入量。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述减小所述光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数包括：
若所述光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比小于或者等于1，则减小所述光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，直至所述共模注入系数为0。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述减小所述光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数包括：
若所述光伏逆变器的调制比大于1，则减小所述光伏逆变器的脉冲宽度调制信号的共模注入系数，直至所述共模注入系数为0、和/或检测到所述漏电流的电流值小于或者等于所述电流阈值。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述共模注入系数减小至0且检测到所述漏电流的电流值大于所述电流阈值，所述采样控制单元则调节所述光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述调节所述光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1包括：
切换所述光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制策略，以调节所述光伏逆变器的脉冲宽度调制的调制比为小于或者等于1。
CN202110329154.5A 2021-03-27 2021-03-27 光伏系统和光伏系统的漏电流控制方法 Pending CN115133567A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110329154.5A CN115133567A (zh) 2021-03-27 2021-03-27 光伏系统和光伏系统的漏电流控制方法
US17/704,120 US11837868B2 (en) 2021-03-27 2022-03-25 Photovoltaic system and leakage current control method for photovoltaic system
EP22164683.9A EP4064502B1 (en) 2021-03-27 2022-03-28 Photovoltaic system and leakage current control method for photovoltaic system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110329154.5A CN115133567A (zh) 2021-03-27 2021-03-27 光伏系统和光伏系统的漏电流控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115133567A true CN115133567A (zh) 2022-09-30

Family

ID=81326807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110329154.5A Pending CN115133567A (zh) 2021-03-27 2021-03-27 光伏系统和光伏系统的漏电流控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11837868B2 (zh)
EP (1) EP4064502B1 (zh)
CN (1) CN115133567A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116526810A (zh) * 2023-07-05 2023-08-01 锦浪科技股份有限公司 一种光伏逆变器及其驱动方法、驱动装置、光伏系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116256665A (zh) * 2023-02-02 2023-06-13 华为数字能源技术有限公司 光伏逆变器及漏电流检测装置
CN117277242B (zh) * 2023-11-21 2024-02-20 锦浪科技股份有限公司 一种光伏系统的漏电流抑制方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4514143B2 (ja) * 2005-03-31 2010-07-28 本田技研工業株式会社 電源装置およびその制御方法
US9077262B2 (en) * 2008-04-29 2015-07-07 Cirrus Logic, Inc. Cascaded switching power converter for coupling a photovoltaic energy source to power mains
JPWO2011065375A1 (ja) * 2009-11-25 2013-04-18 シャープ株式会社 電力変換装置、発電システム、及び充放電制御方法
US8455752B2 (en) * 2010-07-29 2013-06-04 General Electric Company Integral ac module grounding system
CN103023364B (zh) 2012-11-26 2015-01-21 华为技术有限公司 一种光伏逆变器漏电流调节抑制方法及装置
US9557367B2 (en) * 2013-08-14 2017-01-31 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for monitoring maximum power point tracking
CN104158429B (zh) * 2014-08-27 2017-04-19 阳光电源股份有限公司 三电平光伏逆变器脉宽调制方法和调制器
CN104201919B (zh) 2014-09-05 2019-08-16 爱士惟新能源技术(上海)有限公司 一种光伏逆变器的漏电流控制方法
KR20160057230A (ko) * 2014-11-13 2016-05-23 엘에스산전 주식회사 태양광 인버터
US10044190B2 (en) * 2015-04-30 2018-08-07 Zyntony, Inc. Distributed energy system with four conductor bipolar DC bus
US10211640B2 (en) * 2016-07-14 2019-02-19 Koolbridge Solar, Inc. Adaptive load sharing system
WO2018066087A1 (ja) * 2016-10-05 2018-04-12 株式会社日立製作所 電力変換装置および電力変換装置の制御方法
WO2019098709A1 (en) * 2017-11-15 2019-05-23 Lg Electronics Inc. Photovoltaic module
CN108054770B (zh) * 2017-12-31 2019-04-23 北京金风科创风电设备有限公司 光伏发电厂及其一次调频控制方法
JP6996366B2 (ja) * 2018-03-13 2022-01-17 オムロン株式会社 変換装置及びハイブリット電源システム
CN108574403B (zh) 2018-04-24 2019-09-03 山东大学 非隔离型光伏逆变器共模谐振环路电流和漏电流抑制方法
KR102631455B1 (ko) * 2018-08-30 2024-01-31 엘지이노텍 주식회사 태양광 연계 에너지 저장 시스템용 dc-dc 컨버터 및 그 제어방법
CN111162734B (zh) * 2018-11-07 2023-01-06 华为技术有限公司 一种光伏组串的电流电压曲线扫描方法、变流器及系统
EP3879283A1 (de) * 2020-03-11 2021-09-15 FRONIUS INTERNATIONAL GmbH Verfahren und photovoltaik-wechselrichter zur bestimmung der anlagenkapazität einer photovoltaik-anlage gegen erde
CN111756072B (zh) * 2020-07-30 2022-04-08 阳光电源股份有限公司 Mlpe设备的控制方法和运行控制方法及光伏系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116526810A (zh) * 2023-07-05 2023-08-01 锦浪科技股份有限公司 一种光伏逆变器及其驱动方法、驱动装置、光伏系统
CN116526810B (zh) * 2023-07-05 2023-11-28 锦浪科技股份有限公司 一种光伏逆变器及其驱动方法、驱动装置、光伏系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP4064502A1 (en) 2022-09-28
US11837868B2 (en) 2023-12-05
US20220311246A1 (en) 2022-09-29
EP4064502B1 (en) 2023-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4064502B1 (en) Photovoltaic system and leakage current control method for photovoltaic system
CN101582592B (zh) 无变压器光伏并网逆变装置及其控制方法
CN110212801A (zh) 一种anpc三电平逆变器及其模型预测控制方法
US11211897B2 (en) Photovoltaic module
CN102148501B (zh) 一种风电场扰动发生装置
Changizian et al. Three-phase multistage system (DC-AC-DC-AC) for connecting solar cells to the grid
Turksoy et al. A novel adaptive switching method to reduce DC-Link capacitor ripple in PV based grid-connected inverter
CN116232102A (zh) 逆变器及其控制方法
CN102118035B (zh) 一种并网逆变器
Davari et al. Active rectifiers and their control
US20200169216A1 (en) Photovoltaic module
CN114977859B (zh) 一种三相n模块级联式单向能流多电平变频器及控制方法
Baharudin et al. Design and performance analysis of grid connected photovoltaic (GCPV) based DSTATCOM for power quality improvements
Zhu et al. A novel multi-function PV micro-inverter with an optimized harmonic compensation strategy
CN113708408A (zh) 自适应光照条件的多输出模式单相光伏逆变器及控制方法
CN108696144B (zh) 交错反激式dc/dc硬件调制补偿电路
Espitia et al. Leakage current reduction for three-phase transformerless photovoltaic inverter
Ruiz-Cortés et al. Evaluation of losses in three-level neutral-point-clamped and T-type quasi-Z-source inverters with modified carrier based modulation method
CN112865579B (zh) 一种抑制共模漏电流的逆变电路及一种逆变器
CN115513993B (zh) 基于非隔离型光伏逆变器的抑制漏电流双调制波调制方法
Chourasia et al. Voltage Harmonic Reduction using Open Loop Controlled Multilevel Inverter for Photovoltaic Application: A Review
El Awar et al. Integration of PV power plant through HVDC link using SVPWM based VSI
CN111277161B (zh) 一种三相boost电流源型逆变器基于孤岛的控制方法
SUBRAMANIAN et al. Single Phase Grid Connected PV System Using Landsman Converter with MPPT Algorithm
Liston et al. Single-phase grid-tied inverters: Guidelines for smoother connection and suitable control structure

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination